JP2013027181A - Rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine which is operable under a harsh environment such as a location receiving direct sunlight and realizes low noise.SOLUTION: A rotary electric machine comprises: a housing 51 in which multiple cooling fins 52 are formed at an outer periphery; a stator attached to the housing 51; a rotor fixed to a rotation shaft and rotated by a rotating magnetic field from the stator; a cooling fan 58 rotating with the rotation of the rotation shaft; a cover 10 provided at the outer periphery of the housing 51; and a covering material 80 disposed between the cover 10 and the housing 51 and covering tip parts of the multiple cooling fins 52. Spaces, covered by the covering material 80, are formed between the multiple cooling fins 52. This structure allows cooling to be conducted by cooling air while sound absorption effect and heat radiation effect are respectively achieved by the covering material 80 and the spaces.

Description

本発明は回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine.

本発明の背景技術として、次の構成が知られている。特許文献１には、回転電機本体と各種の制御装置を一体型に構成した制御装置一体型電動機が開示されている。また、特許文献２には、インバータを効率よく冷却するため、当該インバータを回転電機本体の側部に固定するとともに、当該回転電機の回転軸の一端に取り付けた冷却ファンにより外部からの空気をインバータの冷却フィンに導くように構成された回転電機およびポンプ装置が開示されている。   The following configuration is known as the background art of the present invention. Patent Document 1 discloses a control device-integrated electric motor in which a rotating electrical machine main body and various control devices are integrated. Further, in Patent Document 2, in order to efficiently cool the inverter, the inverter is fixed to a side portion of the rotating electrical machine body, and air from the outside is supplied to the inverter by a cooling fan attached to one end of the rotating shaft of the rotating electrical machine. A rotating electrical machine and a pump device configured to lead to the cooling fins of the same are disclosed.

特開平１１−２７９０３号公報JP-A-11-27903 特開２００９−２７８８０７号公報JP 2009-278807 A

屋外に単独で設置されるポンプ等のように直射日光下で使用される機器においては、その駆動を行うための回転電機が隣接して設けられることが多い。回転電機の本体とともに、当該回転電機に駆動電流を供給するためのインバータや、内部にマイコンを搭載し、内部／外部との有線／無線インターフェイスを構成するとともに各種の運転制御を行う制御基板（以下、「制御＆I/F基板」とも言う）、更には、耐サージ回路付のノイズフィルタやＤＣリアクトルなどを含め、オールインワンで搭載する場合、次のような問題が生じ得る。   In a device used under direct sunlight, such as a pump installed alone outdoors, a rotating electric machine for driving the device is often provided adjacent to the device. In addition to the main body of the rotating electrical machine, an inverter for supplying drive current to the rotating electrical machine, and a microcomputer inside, a control board that configures a wired / wireless interface with the inside / outside and controls various operations In addition, when mounted all-in-one including a noise filter with a surge-resistant circuit and a DC reactor, the following problems may occur.

その第一は熱の問題である。回転電機は駆動中に発熱するためにこれを冷却する必要がある。そのため、回転電機には冷却用のファンを設け、ファンによる送風と固定子を覆うカバーに設けられた冷却フィンとが熱交換を行い、冷却を図る構造とすることが多い。これによって駆動中には冷却ファンによる冷却が可能となる。しかし、直射日光下で使用される回転電機の場合、停止中の冷却が必要となるにもかかわらず、放熱を十分に行うことができないという課題が生ずる。   The first is the problem of heat. Since the rotating electrical machine generates heat during driving, it needs to be cooled. Therefore, a rotating fan is often provided with a cooling fan, and the air blown by the fan and a cooling fin provided on a cover that covers the stator are often configured to perform cooling to exchange heat. This allows cooling by the cooling fan during driving. However, in the case of a rotating electrical machine that is used under direct sunlight, there is a problem that heat cannot be sufficiently radiated despite the need for cooling while stopped.

また、上述の従来技術では、以下のような課題があった。すなわち、回転電機本体とともに搭載される各種の部品のうち、特に、電力変換装置では、インバータを構成するパワースイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）、その発熱が大きい。そのため、特許文献１に開示されたように、回転電機の一方の端部に、その回転軸上に積み重ねて配置された円筒状のケースの内部に搭載した場合、当該インバータ（即ち、そのパワースイッチング素子）の発熱を確実に外部に放熱することは難しい。また、特許文献２に開示されたように、回転電機本体の冷却ファンにより形成された空気流の一部を、インバータの冷却フィンに対して導く構造でも、やはり、当該インバータの発熱を確実に外部に放熱することは難しい。   Further, the above-described conventional technology has the following problems. That is, among various components mounted together with the rotating electrical machine main body, in particular, in a power converter, a power switching element (for example, IGBT) that constitutes an inverter generates a large amount of heat. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, when mounted in one end of a rotating electrical machine inside a cylindrical case that is stacked on the rotating shaft, the inverter (ie, its power switching) It is difficult to reliably dissipate the heat generated by the element. In addition, as disclosed in Patent Document 2, even in a structure in which a part of the air flow formed by the cooling fan of the rotating electrical machine main body is guided to the cooling fins of the inverter, the heat generation of the inverter is also reliably externally applied. It is difficult to dissipate heat.

第二には騒音の問題がある。インバータによって回転電機の制御を行う場合、回転電機から騒音が生じる。この騒音低減を低減するためには、騒音発生それ自体を抑制するか、防音措置を講ずる必要がある。しかし、前者の場合には、キャリア周波数の変更等によって波長を可聴領域外にすることが考えられるが、他の制約から限界があり、また、後者の場合、遮蔽性をより高めることで防音効果の向上を図ることが考えられるものの、遮蔽性を高めることは放熱作用を減ずることになり、やはり熱の問題が生じてしまうことになる。   Second, there is a problem of noise. When the rotating electrical machine is controlled by the inverter, noise is generated from the rotating electrical machine. In order to reduce the noise reduction, it is necessary to suppress the noise generation itself or take a soundproofing measure. However, in the former case, it is conceivable to change the wavelength outside the audible range by changing the carrier frequency, etc., but there are limitations due to other restrictions, and in the latter case, the soundproofing effect can be improved by increasing the shielding property. Although improving the shielding property can be considered, increasing the shielding property reduces the heat dissipating action, which also causes a heat problem.

本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みて達成されたものであり、特に、以下に詳細に述べる実施の形態からも明らかとなるように、インバータを含む電力制御系、モータを含む駆動系、及び、これらを接続する各種の回路基板、ノイズフィルタ、コンデンサを一体に構成する際に、熱や騒音の問題を解決した回転電機を提供することをその目的とする。   The present invention has been achieved in view of the above-described problems in the prior art. In particular, as will be apparent from the embodiments described in detail below, a power control system including an inverter and a drive including a motor are provided. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that solves the problems of heat and noise when a system and various circuit boards, noise filters, and capacitors that connect them are integrally formed.

上記目的を達成するために、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一例を示すならば、外周に複数の冷却フィンを形成したハウジングと、このハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定され前記固定子からの回転磁界によって回転する回転子と、前記回転軸の回転に伴って回転する冷却ファンと、前記ハウジングの外周に設けられるカバーと、前記カバーと前記ハウジングとの間に配置され前記複数の冷却フィンの先端部を覆う被覆材とを備え、前記複数の冷却フィンの間に前記被覆材で覆われた空間が形成されるものである。   In order to achieve the above object, the present invention adopts the configurations described in the claims. For example, a housing having a plurality of cooling fins formed on the outer periphery, a stator attached to the housing, a rotor fixed to a rotating shaft and rotated by a rotating magnetic field from the stator, and the rotating shaft A cooling fan that rotates with rotation of the housing, a cover provided on an outer periphery of the housing, and a covering material that is disposed between the cover and the housing and covers tip portions of the plurality of cooling fins. A space covered with the covering material is formed between the cooling fins.

上記の回転電機において、より好適な具体的態様は、例えば下記の通りである。
（１）ハウジング上において、固定子に駆動電流を供給する電力変換装置が取り付けられる平面部の周辺部に形成される冷却フィンは、その他の部分に形成される冷却フィンよりも大きいこと。
（２）被覆材は前記ハウジング及び前記カバーより熱伝導率の低い材質としたこと。
（３）被覆材は形状追従性を有する材質としたこと。
（４）前記ハウジングの外周部に固定され前記電力変換装置と、前記電力変換装置を制御する制御基板と、前記電力変換装置用の平滑コンデンサとを備え、前記電力変換装置、前記制御基板、及び、前記平滑コンデンサは、前記回転軸から放射状に離間して設けられ、前記被覆材は、前記電力変換装置、前記制御基板、及び、前記平滑コンデンサの周囲を覆うこと。 In the above rotating electric machine, a more preferable specific aspect is, for example, as follows.
(1) On the housing, the cooling fin formed in the peripheral part of the plane part to which the power converter for supplying the drive current to the stator is attached is larger than the cooling fin formed in the other part.
(2) The covering material is made of a material having lower thermal conductivity than the housing and the cover.
(3) The covering material is made of a material having shape followability.
(4) The power conversion device fixed to the outer periphery of the housing, a control board that controls the power conversion device, and a smoothing capacitor for the power conversion device, the power conversion device, the control board, and The smoothing capacitor is provided radially away from the rotating shaft, and the covering material covers the power converter, the control board, and the periphery of the smoothing capacitor.

本発明によれば、例えば直射日光下のような厳しい環境下でも運転可能で、かつ、低騒音を実現した回転電機を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine that can be operated in a severe environment such as in direct sunlight and realizes low noise.

本発明の一実施例になる回転電機の全体構成が示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the whole structure of the rotary electric machine which becomes one Example of this invention. 上記回転電機のカバー内に内蔵される回転電機部分の全体構造を示す展開斜視図である。It is an expansion | deployment perspective view which shows the whole structure of the rotary electric machine part incorporated in the cover of the said rotary electric machine. 上記図２に示した回転電機部分をカバー内に収納する際の各部を示す展開斜視図である。FIG. 3 is a developed perspective view showing each part when the rotating electrical machine part shown in FIG. 2 is housed in a cover. 上記回転電機において、ハウジングに取り付ける電力変換装置とステータ（電機子）との位置関係の他の例を説明する一部切断斜視図である。FIG. 5 is a partially cut perspective view illustrating another example of a positional relationship between a power conversion device attached to a housing and a stator (armature) in the rotating electric machine. 上記回転電機においてステータ（電機子）を構成するコアの他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the core which comprises a stator (armature) in the said rotary electric machine. 上記回転電機において、カバー内の各部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing each part in a cover in the rotating electrical machine. 上記回転電機の騒音試験結果。Noise test results for the above rotating electrical machine.

以下、本発明になる実施の形態の詳細について、添付の図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the details of the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、添付の図１には、本発明の一実施例になる、例えば屋外設置ポンプの駆動用の回転電機組立体の全体構成が示されている。即ち、この図において、符号１０は、回転電機本体の外周を覆うカバーを示しており、略円筒形状の外形を備えている。このカバー１０は、板状の共振抑制材料を、例えば、押圧加工等を行って、所定の形状に形成されている。より具体的には、カバーの内側に被覆材を取り付けることによって、騒音や振動の抑制が可能になる。被覆材の材質については後述するが、吸音材、防音材、制振材、防振材の類のものが好適である。   First, FIG. 1 of the accompanying drawings shows an overall configuration of a rotating electrical machine assembly for driving, for example, an outdoor pump, according to an embodiment of the present invention. That is, in this figure, the code | symbol 10 has shown the cover which covers the outer periphery of a rotary electric machine main body, and is provided with the substantially cylindrical external shape. The cover 10 is formed into a predetermined shape by, for example, pressing a plate-shaped resonance suppression material. More specifically, noise and vibration can be suppressed by attaching a covering material to the inside of the cover. The material of the covering material will be described later, but a material such as a sound absorbing material, a sound insulating material, a vibration damping material, and a vibration insulating material is preferable.

上記円筒形カバー１０の軸方向における一方の端部（図の奥側）には、後にも説明する遠心ファン５８を内蔵する冷却カバー２０が取り付けられ、また、他方の端部（図の手前側）には、以下に述べる回転電機のエンドブラケット１１が取り付けられている。更に、上記円筒形カバー１０の外周面には、後にも説明する電力変換装置を収納したケース（電力変換装置用ケース）３０や、その内部にノイズフィルタを内蔵した端子箱（ノイズフィルタ内蔵端子箱）４０が、それぞれ、取り付けられている。   A cooling cover 20 containing a centrifugal fan 58, which will be described later, is attached to one end portion (back side in the figure) of the cylindrical cover 10 in the axial direction, and the other end portion (front side in the figure). ) Is attached with an end bracket 11 of a rotating electrical machine described below. Further, on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 10, a case 30 (a case for a power conversion device) containing a power conversion device, which will be described later, and a terminal box with a built-in noise filter (a terminal box with a built-in noise filter) 40) are respectively attached.

続いて、添付の図２には、上記カバー１０内に内蔵される回転電機の駆動部分５０（以下、単に「回転電機５０」とも）の全体構造が、展開図として示されている。なお、本例では、その一例として、永久磁石式回転電機が示されている。この図において、符号５１は、所謂、略円筒状のハウジング（又は、「フレーム」とも言う）を示しており、このハウジング５１は、例えば、伝熱性（熱伝導性）に優れたアルミニウム等の材料を押し出すことにより形成されている。また、このハウジング５１は、図にも示すように、その外周表面の全体には、円筒形の回転軸に沿って並列に延びた多数の冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓを形成している。また、このハウジング５１の外周表面の一部（図では、上部）には、上述した電力変換装置（即ち、電力変換装置用ケース）３０を取り付けるための比較的大きな面積の平面５３を形成しており、その周囲には、水平方向に、比較的大きい（長く延びた）冷却フィン５２Ｌを形成している。   Subsequently, in FIG. 2 attached, the entire structure of the drive part 50 of the rotating electrical machine (hereinafter simply referred to as “rotating electrical machine 50”) incorporated in the cover 10 is shown as an exploded view. In this example, a permanent magnet type rotating electrical machine is shown as an example. In this figure, reference numeral 51 denotes a so-called substantially cylindrical housing (or also referred to as “frame”), and this housing 51 is made of, for example, a material such as aluminum having excellent heat conductivity (thermal conductivity). It is formed by extruding. In addition, as shown in the figure, the housing 51 has a large number of cooling fins 52L and 52S extending in parallel along a cylindrical rotation axis on the entire outer peripheral surface thereof. In addition, a plane 53 having a relatively large area for mounting the above-described power conversion device (that is, the case for the power conversion device) 30 is formed on a part (the upper portion in the drawing) of the outer peripheral surface of the housing 51. A relatively large (longer extending) cooling fin 52L is formed in the periphery in the horizontal direction.

なお、この円筒状のハウジング５１の内部には、上記永久磁石式回転電機の固定子（ステータ）５４を構成する電機子が挿入して固定されると共に、当該電機子５４の円筒状の内部空間内には、複数の永久磁石を円筒状に配置して構成された回転子（ロータ）５５が挿入され、所定の隙間を介して、回転自在に取り付けられている。また、図における符号５６は、上記回転子（ロータ）５５と一体に形成された回転軸（シャフト）であり、回転電機の回転駆動力を、当該軸を介して、例えば、ポンプ等の被駆動機器に伝達する。また、図中の符号５７は、上述したエンドブラケット１１とは反対側において、ハウジング５１の端部に取り付けられたエンドブラケットであり、更に、図中の符号５８は、当該エンドブラケット５７の外側で上記回転軸（シャフト）５６に取り付けられる遠心ファン（冷却ファン）を示している。   Note that an armature constituting the stator (stator) 54 of the permanent magnet type rotating electric machine is inserted and fixed in the cylindrical housing 51, and the cylindrical inner space of the armature 54 is inserted. Inside, a rotor (rotor) 55 configured by arranging a plurality of permanent magnets in a cylindrical shape is inserted, and is attached rotatably through a predetermined gap. Reference numeral 56 in the figure denotes a rotating shaft (shaft) formed integrally with the rotor (rotor) 55, and the rotational driving force of the rotating electrical machine is driven through the shaft, for example, driven by a pump or the like. Communicate to equipment. Reference numeral 57 in the figure is an end bracket attached to the end of the housing 51 on the side opposite to the end bracket 11 described above, and reference numeral 58 in the figure is outside the end bracket 57. A centrifugal fan (cooling fan) attached to the rotating shaft (shaft) 56 is shown.

更に、添付の図３には、上述した回転電機５０を上記図１に示したカバー１０の内部に収納する際の各部が、展開図として示されている。即ち、回転電機５０は、そのハウジング５１の外周表面の一部、例えば、図の例では、下部周辺の比較的短い冷却フィン５２が形成されている部分には、その外形断面が略円弧状に形成された制御＆I/F基板用ケース６０や平滑コンデンサ用ケース７０が取り付けられ（又は、固定され）、その後、上記カバー１０の内部に挿入される（図の矢印を参照）。また、ハウジング５１の平面５３には、カバー１０の一部に設けられた開口部５１１を介して、インバータを構成する発熱素子であるパワースイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）を一部に備えた電力変換装置３１が、回転電機５０のハウジング５１の一部に形成された平面５３に取り付けられ、その後、その保護のためのカバー（電力変換装置用カバー）３０が外側から取り付けられる（図の矢印を参照）。   Furthermore, in FIG. 3 attached, each part when accommodating the rotary electric machine 50 mentioned above in the inside of the cover 10 shown in the said FIG. 1 is shown as an expanded view. That is, the rotating electrical machine 50 has a substantially arc-shaped outer cross section in a part of the outer peripheral surface of the housing 51, for example, in a part where the relatively short cooling fins 52 are formed around the lower part in the illustrated example. The formed control & I / F board case 60 and smoothing capacitor case 70 are attached (or fixed), and then inserted into the cover 10 (see arrows in the figure). Further, the electric power provided in part on the flat surface 53 of the housing 51 is partly provided with a power switching element (for example, IGBT) which is a heating element constituting the inverter through an opening 511 provided in a part of the cover 10. The conversion device 31 is attached to a flat surface 53 formed on a part of the housing 51 of the rotating electrical machine 50, and then a cover (cover for power conversion device) 30 for protection is attached from the outside (see the arrow in the figure). reference).

ここでさらに、カバー１０の内側には、ハウジング５１の外周に形成された大小異なる冷却フィン５２、及び、カバー１０の内部に取り付けられた制御＆I/F基板用ケース６０や平滑コンデンサ用ケース７０の隙間を埋めるように、被覆材８０（８０ａ、８０ｂ）が取り付けられる。被覆材８０は、外周部がカバー１０の内面側を多い、内周部が、各冷却フィン５２のそれぞれの先端部とほぼ接触するようにハウジング５１の周囲を覆うように取り付けられる。図３に示すように、本実施例の被覆材８０は、電力変換装置３１と電力変換装置用ケース３０との間に配置される被覆材８０ａと、ハウジング５１の周囲を覆う被覆材８０ｂとから構成されている。これにより、回転電機のほぼ全周を覆うことができる。   Further, inside the cover 10, cooling fins 52 of different sizes formed on the outer periphery of the housing 51, and a control & I / F board case 60 and a smoothing capacitor case 70 attached to the inside of the cover 10 are provided. The covering material 80 (80a, 80b) is attached so as to fill the gap. The covering member 80 is attached so as to cover the periphery of the housing 51 so that the outer peripheral portion is mostly on the inner surface side of the cover 10 and the inner peripheral portion is substantially in contact with the respective front end portions of the cooling fins 52. As shown in FIG. 3, the covering material 80 of this embodiment includes a covering material 80 a disposed between the power conversion device 31 and the power conversion device case 30, and a covering material 80 b that covers the periphery of the housing 51. It is configured. Thereby, almost the entire circumference of the rotating electrical machine can be covered.

被覆材８０の材質は、吸音作用、防音作用が十分であれば特に限定されるものではないが、ハウジング５１及びカバー１０より熱伝導率が低く、形状追従性を有する材質であることが望ましい。すなわち、弾性体であってもよく、あるいは、容易に変形が可能なもの、例えば可撓性材料であってもよい。   The material of the covering material 80 is not particularly limited as long as the sound absorbing action and the soundproofing action are sufficient, but it is desirable that the covering material 80 has a lower thermal conductivity than the housing 51 and the cover 10 and has a shape following property. That is, it may be an elastic body, or may be an easily deformable material such as a flexible material.

図３に示すように、ハウジング５１の平面部５３には電力変換装置３１が、冷却フィン５２Ｓの先端部に当接するように制御＆I/F基板用ケース６０及び平滑コンデンサ用ケース７０がそれぞれ取り付けられている。これらの取付け部材は回転軸（シャフト）５６に対して放射状に取り付けられており、それぞれが離間してハウジング５１に配置されていることから、回転電機径をコンパクトにまとめることができる。また、冷却フィン５２Ｓの間の空間がケース６０、７０によって覆われ、被覆材８０ｂはケース６０、７０をさらに覆う構成となっているため、冷却フィン５２Ｓ間に空間が構成されることになる。   As shown in FIG. 3, a control & I / F board case 60 and a smoothing capacitor case 70 are attached to the flat portion 53 of the housing 51 so that the power conversion device 31 abuts against the tip end portion of the cooling fin 52S. ing. Since these attachment members are attached radially to the rotation shaft (shaft) 56 and are separated from each other and disposed in the housing 51, the diameter of the rotating electrical machine can be made compact. Further, since the space between the cooling fins 52S is covered by the cases 60 and 70 and the covering material 80b further covers the cases 60 and 70, a space is formed between the cooling fins 52S.

更に、ハウジング５１の外周表面の一部には、上述した端子箱（ノイズフィルタ内蔵端子箱）４０が取り付けられる（図の矢印を参照）。そして、ハウジング５１の他の端部（図の左端）には、上述した冷却カバー２０が取り付けられる。また、図中の符号２１は、当該冷却カバー２０の壁面の略中央部に、多数、メッシュ状に形成した、外部の空気を取り入れるために小孔を示している。   Further, the above-described terminal box (noise filter built-in terminal box) 40 is attached to a part of the outer peripheral surface of the housing 51 (see the arrow in the figure). And the cooling cover 20 mentioned above is attached to the other edge part (left end of a figure) of the housing 51. FIG. Further, reference numeral 21 in the figure indicates a small hole for taking in external air, which is formed in a large number of mesh shapes in the substantially central portion of the wall surface of the cooling cover 20.

即ち、上述した回転電機本体やその周辺装置をも含めた回転電機組立体によれば、回転電機の運転も伴って回転する回転軸（シャフト）５６により、その先端に取り付けられた遠心ファン５８が回転し、外部からの空気がカバー１０の内部に導かれ、ハウジング５１の外周表面に多数形成された冷却フィン５２の間を流れて熱交換を行ない（上記図２の白抜きの矢印を参照）、その後、他端のエンドブラケット１１との間の隙間を通って外部に流出する。即ち、遠心ファン５８の回転により生じる空気流により、その外周表面に冷却フィン５２が多数形成されたハウジング５１が冷却される。   That is, according to the rotating electrical machine assembly including the rotating electrical machine main body and the peripheral devices described above, the centrifugal fan 58 attached to the tip of the rotating shaft (shaft) 56 that rotates with the operation of the rotating electrical machine is provided. Rotating, air from outside is guided to the inside of the cover 10 and flows between the cooling fins 52 formed on the outer peripheral surface of the housing 51 to exchange heat (see the white arrow in FIG. 2 above). Then, it flows out through the gap between the end bracket 11 at the other end. That is, the air flow generated by the rotation of the centrifugal fan 58 cools the housing 51 in which many cooling fins 52 are formed on the outer peripheral surface thereof.

なお、電力変換装置３１は、上述したように、インバータを構成するため、その内部に発熱素子であるパワースイッチング素子を備えていることから、その発熱量が大きい。しかしながら、本実施形態によれば、上述したように、電力変換装置３１は、回転電機の発熱を外部に排出するために固定子（ステータ）５４の外周に一体に設けたハウジング５１の一部、即ち、その取り付け用の平面部５３に直接的に取り付けられる。このことによれば、電力変換装置３１における発熱は、回転電機の発熱（特に、その電機子における発熱）と共に、当該ハウジング５１に伝達し、その外周表面の全体において、伝熱性に優れた材料により多数が並列に並ぶように形成された冷却フィン５２により、外気に効率的に伝達されることとなる。即ち、回転電機の発熱と共に、電力変換装置３１の発熱を、効率良く外部へ排出することが可能となり、もって、電力変換装置の良好な冷却効果が達成されることとなる。   In addition, since the power converter device 31 comprises an inverter as mentioned above, since the power switching element which is a heat generating element is provided in the inside, the emitted-heat amount is large. However, according to the present embodiment, as described above, the power conversion device 31 includes a part of the housing 51 provided integrally on the outer periphery of the stator (stator) 54 in order to discharge the heat generated by the rotating electrical machine to the outside. That is, it is directly attached to the mounting plane portion 53. According to this, the heat generated in the power converter 31 is transmitted to the housing 51 together with the heat generated by the rotating electrical machine (particularly, the heat generated by the armature), and the entire outer peripheral surface is made of a material having excellent heat conductivity. The cooling fins 52 formed so that a large number are arranged in parallel are efficiently transmitted to the outside air. That is, together with the heat generated by the rotating electrical machine, the heat generated by the power conversion device 31 can be efficiently discharged to the outside, thereby achieving a good cooling effect of the power conversion device.

特に、上述の実施例では、電力変換装置３１が配置される円筒状ハウジング５１の上部に形成した取り付け用の平面５３の周辺には、水平方向に、比較的大きい（長く延びた）冷却フィン５２が形成されていることから、回転電機の発熱と共に電力変換装置３１の発熱をも、効率的に、冷却することが可能となる。   In particular, in the above-described embodiment, the cooling fins 52 that are relatively large (extend long) in the horizontal direction are disposed around the mounting plane 53 formed on the upper portion of the cylindrical housing 51 in which the power conversion device 31 is disposed. Therefore, it is possible to efficiently cool the heat generated by the electric power converter 31 together with the heat generated by the rotating electrical machine.

また、上述したように、本実施形態によれば、制御＆I/F基板用ケース６０やコンデンサ用ケース７０についても、ハウジング５１の外周表面の一部に取り付けられて（固定されて）いることから、これらケースの内部における発熱も、上記と同様に、ハウジング５１の外周に形成した冷却フィン５２を介して、効率的に外部へ排出することが可能となる。   Further, as described above, according to the present embodiment, the control & I / F board case 60 and the capacitor case 70 are also attached (fixed) to a part of the outer peripheral surface of the housing 51. The heat generated inside these cases can also be efficiently discharged to the outside through the cooling fins 52 formed on the outer periphery of the housing 51, as described above.

なお、この制御＆I/F基板用ケース６０とは、その内部に、制御用のコントローラ（例えば、制御用マイコン）と共に、通信用のI/F基板を内蔵し、その内部に樹脂材等を注入したものであり、耐環境性や耐衝撃性にも優れたものである。そして、この制御＆I/F基板用ケース６０を回転電機の一部に取り付けることによれば、屋外設置ポンプの駆動制御と共に、無線／有線による外部との通信機能をも可能となる。また、これによれば、例えば、制御＆I/F基板に、圧力センサ、流量センサ等を搭載することによれば、これらの量をフィードバック信号として自働制御を可能とし、更には、サポートセンサに伝達（通信）することにより、集中管理や統合省エネモニタシステム等も実現可能となる。即ち、これにより、屋外設置ポンプの運転管理や省エネ運転等が可能となると共に、遠隔監視制御や集中管理、更には、複数のポンプによるシステム化をも実現することが可能となる。   The control & I / F board case 60 includes a control controller (for example, a control microcomputer) and a communication I / F board inside, and a resin material or the like is injected into the case. It has excellent environmental resistance and impact resistance. Then, by attaching the control & I / F board case 60 to a part of the rotating electrical machine, it is possible to perform a wireless / wired communication function with the outside as well as drive control of the outdoor installation pump. In addition, according to this, for example, by mounting a pressure sensor, a flow rate sensor, etc. on the control & I / F board, these amounts can be automatically controlled as a feedback signal. By transmitting (communication), centralized management, an integrated energy saving monitor system, and the like can be realized. In other words, this makes it possible to perform operation management and energy-saving operation of an outdoor installation pump, and to realize remote monitoring control and centralized management, and further, systemization by a plurality of pumps.

また、コンデンサ用ケース７０とは、その内部に、上記電力変換装置３１のインバータ回路の一部（部品）を構成する平滑コンデンサを収容したものであり、上記と同様に、その内部に樹脂材等を注入することにより、耐環境性や耐衝撃性を図っている。また、インバータの一部を構成するＤＣリアクトルは、本例では、上記電力変換装置３１の一部に組み込まれているものとして説明したが、このＤＣリアクトルについても、同様に、専用ケース内に内蔵してハウジング５１の外周表面の一部に取り付けてもよい。   Further, the capacitor case 70 contains therein a smoothing capacitor that constitutes a part (component) of the inverter circuit of the power converter 31. Similarly to the above, a resin material or the like is contained therein. By injecting, environmental resistance and impact resistance are achieved. Moreover, although the DC reactor which comprises a part of inverter was demonstrated as what was integrated in a part of the said power converter device 31 in this example, this DC reactor is similarly incorporated in an exclusive case. Then, it may be attached to a part of the outer peripheral surface of the housing 51.

加えて、本実施形態では、上記の実施例に代えて、例えば、添付の図４にも示すように、電力変換装置３１における発熱部（図のメッシュ部）Ｈが、上記円筒形状のハウジング５１の平面部５３上で、その回転中心軸上において、回転電機側の発熱部であるステータ（電機子）５４の中心部（図に破線Ｂで示す）の位置から外れて、例えば、上記冷却カバー２０に内蔵された遠心ファン２１側に近く位置するように配置する。このことによれば、発熱部が集中することなく分散されることにより、効率的な冷却が可能となる。   In addition, in this embodiment, instead of the above-described example, for example, as shown in attached FIG. 4, the heat generating portion (mesh portion in the figure) H in the power conversion device 31 is replaced by the cylindrical housing 51. On the center axis of rotation of the stator, the center of the stator (armature) 54 (shown by the broken line B in the figure), which is a heat generating part on the rotating electric machine side, is displaced from the position of the rotating cover. It arrange | positions so that it may be located near the centrifugal fan 21 side incorporated in 20. According to this, efficient cooling can be achieved by dispersing the heat generating parts without concentrating.

更には、ステータ（電機子）５４として、添付の図５にも示すように、その外周の一部、特に、上述した電力変換装置３０が取り付けられるハウジング５１の平面部に近接する部分を切り欠いた（カット部５４１）、所謂、カットコアを採用することもできる。これによれば、発熱部である電力変換装置３０とステータ（電機子）５４とをカット部分で熱的に分離することにより、ハウジング５１による熱の吸収をそれぞれに分離して効率的に冷却することが可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 5 of the accompanying drawings, as the stator (armature) 54, a part of the outer periphery thereof, in particular, a portion close to the flat portion of the housing 51 to which the above-described power conversion device 30 is attached is cut away. A so-called cut core can also be employed. According to this, the power converter 30 and the stator (armature) 54, which are heat generating parts, are thermally separated at the cut portions, whereby the absorption of heat by the housing 51 is separated and cooled efficiently. It becomes possible.

即ち、本実施形態になる回転電機組立体によれば、上述した説明からも明らかなように、外周に冷却用のフィンを形成したハウジングをインバータ等の発熱部品の冷却部として直接的に利用し、もって、インバータを含む電力変換装置、そして各種の回路基板、更には、ノイズフィルタやコンデンサをも含めて一体に構成するに適した、実用的にも優れた回転電機組立体を提供することが可能となる。   That is, according to the rotating electrical machine assembly according to the present embodiment, as is clear from the above description, a housing in which cooling fins are formed on the outer periphery is directly used as a cooling unit for heat-generating parts such as an inverter. Therefore, it is possible to provide a rotating electrical machine assembly excellent in practical use, which is suitable for being integrally configured including a power converter including an inverter, various circuit boards, and further including a noise filter and a capacitor. It becomes possible.

次に、図６を用いてカバー１０の内側に配置した被覆材８０による構造について説明する。図６は、ハウジング５１や回転電機内部はハッチングを付していないが、カバー内の各部を示す断面図である。図に示すように被覆材８０をハウジングに形成された冷却フィン外周とカバー１０の内側との間に配置する。これにより、モータから発生する騒音の外部伝播を抑えることができる。   Next, the structure by the coating | covering material 80 arrange | positioned inside the cover 10 is demonstrated using FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing each part in the cover, although the housing 51 and the rotary electric machine are not hatched. As shown in the figure, the covering material 80 is disposed between the outer periphery of the cooling fin formed on the housing and the inside of the cover 10. Thereby, the external propagation of the noise generated from the motor can be suppressed.

また、本実施例では、回転電機の発熱と共に電力変換装置３１の発熱をも、効率的に冷却するために、電力変換装置３１が配置される円筒状ハウジング５１の上部に形成した取り付け用の平面５３の周辺には、水平方向に、比較的大きい（長く延びた）冷却フィン５２が形成されている。   In the present embodiment, the mounting plane formed on the upper portion of the cylindrical housing 51 on which the power converter 31 is disposed in order to efficiently cool the heat generated by the rotating electrical machine as well as the heat generated by the power converter 31. Around the periphery of 53, a relatively large (longer extending) cooling fin 52 is formed in the horizontal direction.

これらの大小異なる冷却フィンの先端部とカバー１０との間の隙間を埋めるように、被覆材８０を配置することで、さらには、運転時の冷却風路の一部を構成することもでき、フィン間に効率よく送風され、冷却性も確保することが可能となる。すなわち、これによって放熱を目的として設けられている冷却フィン５２間に冷却風が効果的に導かれるため、冷却性能の向上を図ることができ、被覆材８０で周囲が覆われた構造においても十分な冷却性を確保することができる。   By disposing the covering material 80 so as to fill the gap between the tips of the cooling fins of different sizes and the cover 10, it is also possible to configure a part of the cooling air passage during operation, The air is efficiently blown between the fins, and the cooling performance can be secured. In other words, since the cooling air is effectively guided between the cooling fins 52 provided for the purpose of heat dissipation, the cooling performance can be improved, and the structure whose periphery is covered with the covering material 80 is sufficient. Cooling performance can be ensured.

このとき、被覆材８０に形状追従性の高い材質を用いることで、長短の冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓが混在した本実施形態のような場合でも、容易に周囲を被覆材８０で覆うことが可能となる。また、ケース６０、７０が冷却フィン５２Ｓの外周部に配置することにより、冷却フィン５２Ｓと５２Ｌの長さの違いを吸収しやすくなり、被覆材８０による周囲被覆を行いやすくすることができる。すなわち、本実施形態の場合、上述のように、電力変換装置３０、ケース６０、７０が、それぞれ回転電機の回転軸から放射状に離間して設けられているため、被覆材８０がこれらの周囲を覆う際に覆いやすく、しかも、コンパクトな回転電機とすることができる。   At this time, it is possible to easily cover the periphery with the covering material 80 even in the case of the present embodiment in which long and short cooling fins 52L and 52S are mixed by using a material having a high shape following property for the covering material 80. Become. Further, by arranging the cases 60 and 70 on the outer peripheral portion of the cooling fin 52S, it becomes easy to absorb the difference in length between the cooling fins 52S and 52L, and the surrounding covering with the covering material 80 can be easily performed. That is, in the case of the present embodiment, as described above, the power conversion device 30 and the cases 60 and 70 are provided radially away from the rotating shaft of the rotating electrical machine, respectively, so that the covering material 80 surrounds them. It is easy to cover when covering, and a compact rotating electrical machine can be obtained.

また、屋外設置の場合、カバー１０を備えた二重構造により、カバー１０は直射日光等によって加熱され得るが、カバー１０の内側では自然対流による気流が発生し、直射日光による停止時の温度上昇を抑制することができる。すなわち、冷却風の流通路としての空間が、カバー１０側とハウジング５１側との温度差によって生ずる自然対流空間として機能し、モータ停止時にも放熱作用を得ることができる。さらには、カバー１０の内側に配置する被覆材８０を断熱材のような熱伝導率の低い材質とすることで、カバー１０からの熱がハウジング５１へ伝達することも遮断することができる。したがって、内部の温度上昇を抑制することができる。   In addition, in the case of outdoor installation, the cover 10 can be heated by direct sunlight or the like due to the double structure provided with the cover 10, but an airflow by natural convection is generated inside the cover 10, and the temperature rises when stopped due to direct sunlight Can be suppressed. That is, the space as the cooling air flow passage functions as a natural convection space generated by the temperature difference between the cover 10 side and the housing 51 side, and a heat dissipation action can be obtained even when the motor is stopped. Furthermore, the covering material 80 disposed inside the cover 10 is made of a material having low thermal conductivity such as a heat insulating material, so that heat from the cover 10 can be blocked from being transmitted to the housing 51. Therefore, an internal temperature rise can be suppressed.

本発明の実施例による被覆材８０に関し、実機に適用した結果を比較例とともに図７に示す。実記仕様としては、出力３．７（ｋＷ）、回転速度が３６００（ｍｉｎ−１）である。この仕様のもとで、被覆材の有無による騒音試験を行った。図７の騒音試験結果において、被覆材が無い比較例１の場合、７０．０ｄＢ（Ａ）であったのに対し、本実施例では６５．５ｄＢ（Ａ）であった。被覆材を付けた結果、モータから発生する騒音、例えば、インバータ駆動時に発生するキャリアによる騒音を外に漏れないように抑えることができ、被覆材を付けた本実施例は、被覆材が無い場合より騒音低減の効果が大きいことを確認できた。また、被覆材を付けた本実施例は、比較例２である汎用の誘導電動機（６６．５ｄＢ（Ａ））と比較してみても、同等以下のレベルにあり、本実施例による騒音増加の弊害がないことが確認できた。   FIG. 7 shows a result of applying the coating material 80 according to the embodiment of the present invention to an actual machine together with a comparative example. As the actual specification, the output is 3.7 (kW), and the rotation speed is 3600 (min-1). Under this specification, a noise test was conducted with and without a covering material. In the noise test result of FIG. 7, in the case of the comparative example 1 without a covering material, it was 70.0 dB (A), but in this example, it was 65.5 dB (A). As a result of attaching the covering material, noise generated from the motor, for example, noise caused by the carrier generated when the inverter is driven can be suppressed so as not to leak to the outside. In this embodiment with the covering material, there is no covering material. It was confirmed that the effect of noise reduction was greater. In addition, the present embodiment with the covering material is at the same or lower level as compared with the general-purpose induction motor (66.5 dB (A)) which is the second comparative example. It was confirmed that there was no harmful effect.

上記の実施例においては、屋外設置ポンプの駆動用の回転電機を、永久磁石式回転電機により構成するものとして説明したが、本発明はこれに限られることなくその他の形式の回転電機により構成されるものであってもよく、それによっても同様の効果が得られることは、当業者であれば明らかであろう。   In the above embodiment, the rotary electric machine for driving the outdoor pump is described as being constituted by a permanent magnet type rotary electric machine, but the present invention is not limited to this and is constituted by other types of rotary electric machines. It will be apparent to those skilled in the art that the same effect can be obtained.

１０…カバー、５１１…カバーの開口部、１１、５７…エンドブラケット、２０…冷却カバー、２１…冷却カバーの小孔、３０…電力変換装置用ケース、３１…電力変換装置、４０…ノイズフィルタ内蔵端子箱、５０…回転電機（部分）、５１…ハウジング、５２、５２Ｌ、５２Ｓ…冷却フィン、５３…ハウジングの平面部、５４…固定子（ステータ、電機子）、５４１…（コアの）カット部、５５…回転子（ロータ）、５６…回転軸（シャフト）、５８…遠心ファン（冷却ファン）、６０…制御＆Ｉ／Ｆ基板用ケース、７０…平滑コンデンサ用ケース、８０、８０ａ、８０ｂ…被覆材、Ｈ…発熱部、Ｂ…電機子の中心部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cover, 511 ... Cover opening, 11, 57 ... End bracket, 20 ... Cooling cover, 21 ... Small hole of cooling cover, 30 ... Case for power converter, 31 ... Power converter, 40 ... Built-in noise filter Terminal box, 50 ... rotating electric machine (part), 51 ... housing, 52, 52L, 52S ... cooling fin, 53 ... flat part of housing, 54 ... stator (stator, armature), 541 ... (core) cut part , 55 ... Rotor (rotor), 56 ... Rotating shaft (shaft), 58 ... Centrifugal fan (cooling fan), 60 ... Case for control & I / F board, 70 ... Case for smoothing capacitor, 80, 80a, 80b ... Cover Material, H ... Heat generating part, B ... Center part of armature

Claims (5)

外周に複数の冷却フィンを形成したハウジングと、このハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定され前記固定子からの回転磁界によって回転する回転子と、前記回転軸の回転に伴って回転する冷却ファンと、前記ハウジングの外周に設けられるカバーと、前記カバーと前記ハウジングとの間に配置され前記複数の冷却フィンの先端部を覆う被覆材とを備え、前記複数の冷却フィンの間に前記被覆材で覆われた空間が形成される回転電機。   A housing in which a plurality of cooling fins are formed on the outer periphery, a stator attached to the housing, a rotor fixed to a rotating shaft and rotated by a rotating magnetic field from the stator, and rotating as the rotating shaft rotates A cooling fan, a cover provided on an outer periphery of the housing, and a covering material disposed between the cover and the housing and covering tip portions of the plurality of cooling fins, the gap between the plurality of cooling fins A rotating electrical machine in which a space covered with a covering material is formed. 請求項１に記載の回転電機において、前記ハウジング上において、前記固定子に駆動電流を供給する電力変換装置が取り付けられる平面部の周辺部に形成される冷却フィンは、その他の部分に形成される冷却フィンよりも大きいことを特徴とする回転電機。   2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein cooling fins formed on a peripheral portion of a planar portion to which a power conversion device that supplies a driving current to the stator is attached are formed on other portions on the housing. A rotating electric machine characterized by being larger than a cooling fin. 請求項１に記載の回転電機において、前記被覆材は前記ハウジング及び前記カバーより熱伝導率の低い材質としたことを特徴とする回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the covering material is made of a material having lower thermal conductivity than the housing and the cover. 請求項１に記載の回転電機において、前記被覆材は形状追従性を有する材質としたことを特徴とする回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the covering material is a material having shape followability. 請求項１〜４の何れかに記載の回転電機において、
前記ハウジングの外周部に固定され前記電力変換装置と、前記電力変換装置を制御する制御基板と、前記電力変換装置用の平滑コンデンサとを備え、
前記電力変換装置、前記制御基板、及び、前記平滑コンデンサは、前記回転軸から放射状に離間して設けられ、
前記被覆材は、前記電力変換装置、前記制御基板、及び、前記平滑コンデンサの周囲を覆うことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
The power converter fixed to the outer periphery of the housing, a control board for controlling the power converter, and a smoothing capacitor for the power converter,
The power converter, the control board, and the smoothing capacitor are provided radially away from the rotating shaft,
The said covering material covers the circumference | surroundings of the said power converter device, the said control board, and the said smoothing capacitor, The rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
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